La galaxie simulée visualisée d'en haut, avec les régions centrales sombres correspondant aux forces standard et les régions jaune vif correspondant aux forces modifiées.
(Image: © Christian Arnold / Baojiu Li / Université Durham.)
Un groupe de scientifiques a créé une simulation informatique de l'univers afin de tester une théorie alternative à la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein.
Leur étude a révélé que des galaxies similaires à notre propre voie lactée pouvaient encore se former dans l'univers avec des lois de gravité modifiées, ce qui suggère que la théorie de la relativité n'est pas le seul moyen d'expliquer le rôle de la gravité dans l'évolution de l'univers.
Des physiciens de l'Université de Durham en Angleterre ont créé les simulations informatiques en utilisant un modèle alternatif de gravité appelé «f (R) -gravity», également connu sous le nom de «Chameleon Theory», qui modifie le comportement de la gravité en fonction de l'environnement. Les simulations ont montré que le modèle de gravité modifié pouvait encore conduire à la formation de galaxies.
"Les théories de la gravité modifiée, y compris [la] théorie du caméléon, avaient été étudiées par la communauté pendant un certain temps, et beaucoup de leurs prédictions étaient connues", Baojiu Li, physicien à l'Institute for Computational Cosmology de l'Université de Durham et co-auteur de la nouvelle étude, a déclaré Space.com. "Cependant, la majorité de ces études précédentes ont été menées avec une simplification critique - l'hypothèse que l'univers ne contient que de la matière noire et pas de matière lumineuse."
L'une des questions sans réponse en cosmologie est la raison pour laquelle l'univers est en expansion, a déclaré Li, et d'autres modèles ont tenté de répondre à cette question en introduisant une force inconnue appelée énergie sombre. Cette force constante dans la théorie de la relativité générale peut expliquer l'expansion de l'univers, mais elle le fait en incluant une grande quantité de matière noire qui ne peut pas être observée et reste non confirmée.
Les scientifiques pensent qu'environ 68% de l'univers est composé d'énergie noire, tandis que la matière noire en représente 27%; la matière normale, qui comprend des corps qui nous sont visibles tels que les planètes, les étoiles et les galaxies, représente environ 5%.
"Cependant, des alternatives à une constante cosmologique, qui expliquent l'expansion accélérée en modifiant la loi de la gravité, comme la gravité f (R), sont également largement considérées étant donné le peu de connaissances sur l'énergie sombre", a ajouté Li.
L'étude a également examiné l'effet de la gravité modifiée sur les trous noirs supermassifs, qui éjectent de la chaleur et des matériaux qui brûlent au gaz nécessaire pour former des étoiles. L'énergie émise par les trous noirs alimente également les noyaux trouvés dans les galaxies et joue donc un rôle majeur dans la formation des galaxies.
Cependant, les résultats suggèrent que, même avec des lois de gravité différentes diminuant la quantité de chaleur éjectée par les trous noirs, des galaxies se sont toujours formées dans le modèle simulé de l'univers comme elles le font dans l'univers réel.
"L'étude elle-même ne dit rien sur la validité de la relativité générale, mais elle pointe vers des choses possibles que l'on pourrait examiner en essayant de distinguer la théorie des caméléons de la relativité générale avec des données futures", a déclaré Li.
Les chercheurs prévoient de tester leurs observations à travers le Square Kilometer Array, un groupe de radiotélescopes situés en Australie et en Afrique du Sud qui devraient être opérationnels d'ici la mi-2020.
L'étude a été publiée dans Nature Astronomy le 8 juillet.
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